Transcript 1.전자계산기일반
방송통신기사
1.전자계산기 일반(개요, 코드표현)
최 영
강원대학교 방송영상기술전공
1.1 전자계산기의 개요
(1) 전자계산기란?
- 산술 및 논리 연산, 비교, 판단, 기억 등을 자동 처리하는 장치
- 프로그램과 데이터 등을 입력받아 프로그램의 순서에 따라 자동
처리하는 프로그램 외장 방식의 정보처리 시스템
(2) EDPS(electronic data processing system)
- 전자계산기의 복합적인 기능에 의하여 다양한 업무를 처리하는
시스템
(3)
-
전자계산기의 특성
자동처리
대량 데이터 기억(대용량성)
고속연산
범용성, 호환성
다수 사용자 동시 사용
1.1 전자계산기의 개요
중앙처리장치의 4대 구성
기억기능, 연산기능, 전달기능, 제어기능
주요구성 요소
- 레지스터 : 임의의 데이터에 대한 처리 결과를 일시적으로 보관,
고속기억회로
- 계수기 : 수치를 저장하는 기억장소, 명령어가 요구하는 대로
수를 자동적으로 증가, 감소시키는 장치
- 가산기 : 산술연산을 수행하는 회로
- 디코더 : 프로그램의 명령코드 해석, 실행을 시작하는 회로
- 버퍼 : 프로그램이나 데이터의 일부분을 저장하는 데 사용되는
일시적인 기억 영역
- 버스 : 데이터와 명령을 이동시키기 위한 공통 회선의 집합
주소값이 전달되는 주소 버스
제어신호를 전송하기 위한 제어 버스
1.2 중앙처리장치
(4)
-
전자계산기의 기능 및 장치
입력장치
기억장치
연산장치
제어장치
출력장치
(5)
-
전자계산기 시스템의 구성
하드웨어(Hardware) : 본체, 주기억장치, 주변장치 등
소프트웨어(Software) : 시스템 소프트웨어, 응용소프트웨어
p637참조
1.2 중앙처리장치
(1) 제어장치
주기억장치의 명령을 해독, 필요한 장치에 신호, 결과를 검사, 제
어하는 역할, 연산장치, 입력장치, 출력장치를 작동하게 됨.
(어드레스 레지스터, 명령해독기, 기억 레지스터, 명령계수기)
(2) 연산장치
- 주기억장치로부터 가져온 프로그램의 명령어에 따라 덧셈,뺄셈,
곱셈, 나눗셈 등의 산술연산과 두수의 크기를 비교,분석하는 논
리연산을 수행하는 장치
- 덧셈을 위한 가산기
- 연산결과를 일시적으로 보관하는 누산기 또는 레지스터
- 보수를 만들기 위한 보수기
- 계산 결과의 상태를 검사하기 위한 상태 레지스터 등으로 구성
- 연산 : 논리연산, 산술연산
1.2 중앙처리장치
(3) 기억장치
가) RAM과 ROM
- RAM(Random Access Memory) : 읽기/쓰기가 가능,
전원이 켜져 있을 때만 자료 보존
∙ DRAM(Dynamic RAM) : 전원이 켜져 있으면 자료가 보존,휘발성
메모리, 소비전력이 많고 속도가 느림
∙ SRAM(Static RAM) : 일정 시간이 지나면 전하가 방전, 재충전
필요, 소비 전력이 작고 속도가 빠름
- ROM(Read Only Memory) : 전원이 꺼져 있는 상태에서도 자료
자료 보전, 비휘발성 메모리, 읽기만 가능
∙ Mask ROM : 제조과정에서 프로그램 등을 기억, 전용 자동
제어에 사용
1.2 중앙처리장치
(3) 기억장치
- ROM(Read Only Memory) : 전원이 꺼져 있는 상태에서도 자료
자료 보전, 비휘발성 메모리, 읽기만 가능
∙ PROM(Programmable ROM) : 사용자가 프로그램 등을 1회에
한하여 써 넣을 수 있는 기억소자
∙ EPROM(Erasable ROM) : 여러 번 지우고 쓰기 가능, 자외선이나
특정전압 전류를 이용
∙ EEPROM(Electrically Erasable PROM) : 사용자가 내용을
수정할 수 있는 롬, 정상보다 더 높은 전압을 이용,
플래쉬메모리에 사용(정상적인 PC 전압을 이용)
1.2 중앙처리장치
(나) 연상 기억장치
- 번지에 의해 데이터를 찾는 것이 아니라, 내용에 의해 데이터
액세스, 탐색시간이 짧을 경우에 사용
- 페이지 교체 알고리즘 FIFO, LRU, LFU, NUR 등이 있다.
∙ FIFO(First In First Out)
∙ LRU(Least Recently Used) : 가장 최근의 사용 빈도
∙ LFU(Least Frequently Used) : 최소 사용 빈도
∙ NUR(Not Used Recently)
(다) 캐시 메모리
- 주기억 장치와 CPU 사이에 있는 메모리,
- 주기억 장치의 액세스 타임과 CPU의 처리 속도차가 많을 때 속
도차를 줄이기 위해 사용
1.2 중앙처리장치
(라) 가상 메모리
- 사용자가 보조 기억 장치의 총 용량에 해당하는 커다란 기억
장소를 갖고 있는 것처럼 생각하고 프로그램을 작성할 수
있도록 하는 개념
1.3 자료표현
1) 수의 표현
- 2진법 : 0과 1의 2개의 숫자로만 정수를 표현
- 2진화 10진 코드(BCD) : 0 -> 0000,1-> 0001,2->0010,, 9->1001
- 8진법 : 0~7로 정수 표현
- 16진법 : 0~F로 정수 표현
(1)10진수와 2진수의 상호변환
예)
(2) 2진수의 덧셈
예)
1.3 자료표현 – 수치데이터 표현
1. 수치 데이터의 표현(자료의 내부적 표현)
1) 10진 데이터 형식
- 존(언팩) 10진 형식 : 연산 가능, 입출력 불가능
형식 : FDFDFDSD (D:데이터, S:부호(-:D,+:C))
- 팩 10진 형식 : 연산 불가능, 입출력 가능
형식 : DDDDDS (D:데이터, S:부호(-:D(1101),+:C(1100),부호
없는 경우 F:1111))
Ex)10진수 '+1234'를 존 10진 형식(Zoned Decimal Format)과 팩 10진
형식(Packed Decimal Format)으로 각각 표시한 것으로 옳은 것은?
1) F1 F2 F3 F4 : F1 F2 F3 C4
2) 04 32 1C : F1 F2 F3 F4
3) C1 F2 F3 F4 : 01 23 4C
4) F1 F2 F3 C4 : 01 23 4C
1.3 자료표현 – 수치데이터 표현
1. 수치 데이터의 표현(자료의 내부적 표현)
2) 2진 데이터 형식(고정 소수점 형식)
- 부호와 절대치 표현 : -2n-1+1 ~ 2n-1 -1
음수 : 첫번째 비트 1, 양수 : 첫번째 비트 0
- 1의 보수 표현 : -2n-1+1 ~ 2n-1 -1
음수 : 1->0, 0->1
- 2의 보수 표현 : -2n-1 ~ 2n-1 -1
1의 보수 표현에 +1
ex) 8bit 길이 표현 부호와 절대값
+128
표현불가능
-127
01111111
+0
00000000
-0
10000000
-1
10000001
-127
11111111
-128
표현불가능
1의 보수
표현불가능
01111111
00000000
11111111
11111110
10000000
표현불가능
ps) 10진수의 경우 9의 보수, 10의 보수
2의 보수
표현불가능
01111111
00000000
없음
11111111
10000001
10000000
1.3 자료표현 – 수치데이터 표현
1. 수치 데이터의 표현(자료의 내부적 표현)
3) 실수의 표현
부호, 지수부, 가수부
ex) 14.5
(E.8)16 = 0.E8 * 161 (정규화)
지수부는 1에 64를 더하여 65가 된다.(64바이어스법)
65는 16진수로 41
01000001 1110 1000
부호 지수부 가수부
1.3 자료표현 – 비수치데이터 표현
2. 비수치 데이터의 표현(자료의 외부적 표현)
1) BCD 코드
6bit
2bit : 존, 4bit : digit
B A 8 4 2 1
Zone : 00 숫자(0~9)
01 문자(A~I) 1~9
10 문자(J~R) 1~9
11 문자(S~Z) 2~9
Ex) 9 => 001001
Q => 101000
S => 110010
1.3 자료표현 – 비수치데이터 표현
2. 비수치 데이터의 표현(자료의 외부적 표현)
2) EBCDIC 코드 : IBM에서 개발, 대형컴퓨터에서 많이 사용
8bit
4bit : 존, 4bit : digit
D C B A 8 4 2 1
D C : 00 여분
B A : 00 문자(A~I)
01 부호
01 문자(J~R)
10 소문자
10 문자(S~Z)
11 대문자
11 숫자(0~9)
Ex) 8 => 11111000
K => 11010010
s => 10100010
1.3 자료표현 – 비수치데이터 표현
2. 비수치 데이터의 표현(자료의 외부적 표현)
3) ASCII 코드 : 데이터 통신이나 마이크로 컴퓨터 등에 많이 사용
7bit로 구성
Zone : 3bit, Digit : 4bit
A => 65 => (41)16 => 1000001
B => 66
Z => 90 …
a => 97
z => 122
0 => 48 => (30)16 => 0110000
1 => 49
9 => 57 …
1.3 자료표현 – 비수치데이터 표현
3. 그레이(gray) 코드
연산에는 부적당, 입출력 장치의 코드나 A/D변환기(Analog-toDigital converter)에 사용
ex) 1011 (2진수) => 1110 (그레이코드)
1101 (그레이코드) => 1001 (2진수)
4. 에러 검출 코드
2-out-of-5 코드
0
11000
1
00011
2
00101
3
00110
9
10100
특징 74210코드
비쿼너리 코드
0100001
0100010
0100100
0101000
1010000
5043210
링 카운드 코드
0000000001
0000000010
0000000100
0000001000
1000000000
9876543210
1.3 자료표현 – 비수치데이터 표현
5. 패리티 비트(parity bit)
- 에러를 검출하기 위해 1bit 추가
- 1의 개수를 패리티 비트를 포함하여 짝수 개로 하는 것을
: 짝수(우수 : even)
- 홀수 개로 하는 것을 : 홀수(기수:odd) 패리티
6. 해밍 코드
: 에러를 parity bit에 의해 검출하고 이를 다시 교정할 수 있는 코
드